Большинство методов борьбы с изменением климата связаны с сокращением выбросов парниковых газов: изобретением экологически чистых электростанций, конструированием более экологичных автомобилей. Затем есть лагерь исследователей, которые сосредоточены на извлечении газов из атмосферы, как только они уже выпущены.
Так называемый «улавливание углекислого газа» был спорным, часто его отвергали как нецелесообразного или неадекватного. Тем не менее, поскольку глобальные усилия по сокращению выбросов оказались трудными и порой разочаровывающими, такой подход кажется все более заманчивым.
Новое изобретение ученых Калифорнийского университета в Беркли предлагает новый подход к улавливанию углерода. Исследователи создали наноматериал, который разрушает углекислый газ, расщепляя его на кислород и окись углерода.
Ученые долго пытались избавиться от углекислого газа, расщепляя его молекулы. Эти попытки расщепления могут быть энергоемкими, что наносит ущерб окружающей среде. Поэтому исследователи использовали различные катализаторы для ускорения реакции, уменьшая количество электричества, необходимое для расщепления молекул. Многие ученые сосредоточились на порфиринах, органических кольцах, чтобы эти реакции происходили. Хотя порфирины могут иметь различные атомы в своих центрах, для этой цели используются порфирины кобальта, которые особенно каталитически активны. Когда эти порфирины добавляют в раствор с двумя электродами, электролитом и небольшим количеством растворенного диоксида углерода, порфирины притягиваются к электролиту. Это заставляет электроны переходить в углекислый газ, расщепляя его на окись углерода и кислород. Но этот подход не был идеальным. Порфирины слипаются и со временем теряют эффективность, а решения, используемые для осуществления этого процесса, сами по себе экологически сомнительны.
Исследователи из Беркли, похоже, нашли новый способ справиться с этим, создав пористый наноматериал, связывающий порфирины в сетчатое вещество. Это называется ковалентной органической структурой (COF). Углекислый газ просачивается через COF, распадаясь на окись углерода и кислород с очень небольшой добавленной энергией. Он работает примерно в 60 раз эффективнее, чем расщепление углекислого газа с помощью свободно плавающих порфиринов. Об исследовании сообщили в журнале Science .
Увеличенное изображение COF (Наука) Так что же можно сделать с кислородом и окисью углерода, созданными в процессе?
«Окись углерода важна, потому что она является одним из видов сырья для химической промышленности, которая производит топливо на основе окиси углерода», - говорит Кристиан Диркс, один из ведущих исследователей. «Идея в основном состоит в том, чтобы использовать углекислый газ, который является отходом, и превратить его в топливо».
В будущем фабрики могли бы использовать листы этих наноматериалов вокруг областей производства углекислого газа, таких как дымовые трубы, превращая его непосредственно в угарный газ для топлива. Но это долгий путь.
«Если вы действительно хотите, чтобы что-то вроде сокращения выбросов углекислого газа происходило в больших масштабах, я думаю, что вам всегда нужны правительственные стимулы, - говорит Диркс, - потому что промышленности всегда требуется много времени, чтобы подобрать новые идеи».
До сих пор лаборатория производила материал только в крошечных количествах, 30 миллиграммов за раз. Производство занимает несколько дней, поэтому процесс должен стать более эффективным для реализации на промышленном уровне. Следующим шагом исследователей является поиск путей более эффективного превращения окиси углерода в топливо.
